Yağın Analize Hazırlanmasında Uygulanacak Ön Đşlemler

1.4.3.1.1 Yaş Yakma

Bozundurma işlemleri asit veya asit karışımları ile açık kaplarda ısıtıcıda yapılabildiği gibi, açık ve kapalı kaplarda mikrodalga fırınlarda da yapılabilir. Açık sistemde bozundurmada, yağın tamamen parçalanması için uzun zamana ihtiyaç vardır. Bu yöntem oldukça zorlu ve zaman alıcı olduğu gibi, kirlilik ve analit kayıplarından dolayı sistematik hatalara da sebep olabilmektedir

Kapalı kaplarda mikrodalga destekli asit ile bozundurma sırasında, gaz oluşumundan dolayı basınç yükselebileceğinden, etkili bir örnek çözünürleştirme için yüksek basınca dayanıklı kapalı kapların kullanımı daha uygundur. Örnek miktarı yağların yüksek organik içeriği nedeniyle sınırlı tutulmalıdır. Mikrodalga ile örnek çözünürleştirmede çok küçük miktarlarda yağ örneği (en fazla 0,5 g) kullanıldığından, parçalama işleminden sonra çözelti hazırlanırken örnek bir miktar seyreltilmiş olmaktadır. Bu yöntem seyrelme etkisinden dolayı, eser elementlerin tayininde ICP-OES yada ICP-MS gibi yüksek duyarlılıkta bir cihaz gerektirmektedir. Yağda yüksek derişimlerde bulunan elementlerin analizi yapılacaksa FAAS de kullanılabilir. Kapalı sistemlerde mikrodalga ile çözünürleştirme, kirlenme ve kayıplara sebep vermemekte ve tercih edilmektedir. Yağların mikrodalga ile çözünürleştirilmesi esnasında basınç çok yükseldiğinden, basınç ve/veya sıcaklık kontrollü bir program uygulanması gerekmektedir.

Ayrıca, daha çok miktarda örneğin kullanılması ve düşük soğutma zamanı gibi avantajları içeren odaklanmış mikrodalga bozundurma sistemi (focused microwave-assisted digestion) Sant’Ana ve ekibi tarafından önerilmiştir [189].

Yağı parçalamak için mikrodalga ile çözünürleştirme işleminin kullanıldığı çok sayıda çalışmaya rastlamak mümkündür [147, 160, 162, 173, 174, 189, 190]. Yağlarda metal tayini için mikrodalga çözünürleştirmenin kullanıldığı bazı çalışmalar Tablo 1.12’de verilmektedir.

49

Tablo 1.12: Zeytin yağında bazı metallerin analizi için kullanılan mikrodalga çözünürleştirme programlarının özeti [181].

Mikrodalga

çözünürleştirme programı

Reaktif Tayini yapılan metaller

Kaynak

130 °C 10 dak. 140 psi, 150 °C 10 dak. 200 psi, 10 dak. vent., 160 °C 20 dak. 200 psi

HNO3 Mg, Ca, Cr, Fe,

Mn, Cu, Ni, Zn, Cd, Pb

[50]

2 dak. 250 W, 2 dak. 0 W, 6 dak. 250 W, 5 dak. 400 W, 8 dak. 550 W, vent.: 8 dak.

HNO3– H2O2 Fe, Mn, Zn, Cu, Pb, Co, Cd, Na, K, Ca, Mg [162] 250 W 2 dak., 0 W 1 dak., 250 W 2 dak., 600 W 1 dak., 400 W 5 dak., vent.: 3dak.

HNO3–

H2O2

Ca, Fe, K, Mg, Na, Zn, Al, Co, Cu, Mn, Ni, Cr, Pb [161] 25i-90foC 5 dak. 700 W, 90i- 90f oC 3 dak. 600 W, 90i- 170foC 10 dak. 600 W, 170i- 170foC 7 dak. 600 W

HNO3 Ag, As, Ba, Be,

Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, Ti, Tl, V [173, 174] 300 W (83%) 15 dak., 600 W (75%) 10 dak., 1200 W (65%) 15 dak., 300 W (83%) 5 dak. HNO3– H2O2 Cd, Cu, Pb, Zn [147] 750 W 90 °C 6 dak., 750 W 90 °C 4 dak., 1000 W 180 °C 8 dak., 1000 W 180 °C 15 dak. (35 bar), vent.: 20 dak

HNO3–

H2O2

Cu, Fe, Ni, Zn [154]

250 W, 4 dak., 0 W 4 dak., 250 W 5 dak., 400 W 7 dak., 700 W 6 dak., 350 W 5 dak.

HNO3 Be, Mg, Ca, Sc,

Cr, Mn, Fe, Co, Ni, As, Se, Sr, Y, Cd, Sb, Sm, Eu, Gd

[176]

i : initial (ilk) ; f : final (son); vent.: soğutma

50 1.4.3.1.2 Kuru Yakma

Kül fırınında yakma işleminde, mikrodalga ile bozundurmaya kıyasla daha fazla yağ kullanılabilmekle birlikte, örneğin kirlenme riski oldukça fazla, zaman alıcı, hata kaynağı çok, doğruluk ve kesinlik kötüdür. Literatürde kuru yakma ile bozundurulan yağ örneklerinin AAS, türev potansiyometrik sıyırma analizi (derivative potentiometric stripping analysis, dPSA) ve adsorptif sıyırma voltametrisi (adsorptive stripping voltammetry, AdSV) gibi tekniklerle metal içeriklerinin belirlendiği çeşitli çalışmalara rastlanmaktadır [156, 186, 191]. Ancak yağın kül fırınında yakılarak parçalandığı metal tayini çalışmalarının sınırlı sayıda olduğu gözlenmektedir [186]. Kül fırınında yakma prosedürü için literatürde önerilen yöntem Şekil 1.10’da verilmektedir.

Şekil 1.10: Yağlarda metal tayini için kül fırınında yakma prosedürü [192]. 2 g yağ + 2 g sülfürik asit

Bir süre plakada ısıtma

Kül fırınında 550 ˚C ye kadar ısıtma

6 ml derişik HCl ilavesi Bir süre soğuma

Süzgeç kağıdından süzerek 25 ml’ ye seyreltme

51 1.4.3.1.3 Ekstraksiyon

Metallerin ekstraksiyonu temeline dayanan yağın analize hazırlanma işlemi, asit ekstraksiyonu [164, 193-195] ya da katı faz ekstraksiyonunu (solid phase extraction, SPE) [155] içermektedir. Yağlarda bulunan metaller, asit ekstraksiyonu ya da katı faz ekstraksiyonu ile yağ dışında başka bir faza çekilerek ayrılır ve tayin edilebilir.

Asitle ekstraksiyon yönteminde; nitrik asit, hidroklorik asit ya da asit karışımlarıyla metallerin yağdan ekstraksiyonu söz konusudur. Türk Standartları Enstitüsü’nün bitkisel yağlardaki metal tayinleri için önermiş olduğu TS-894 metodu Şekil 1.11’de yer almaktadır. Burada ekstraksiyon veriminin ve/veya tekrarlanabilirliğin kötü olma ihtimali söz konusudur ve doğruluk kontrol edilmelidir. Asitle ekstraksiyonda da kül fırınında yakmada olduğu gibi, mikrodalga ile bozundurmaya göre daha fazla yağ kullanılabilmektedir fakat örneğin kirlenme riski yüksek, zaman alıcı, hata kaynağı çok ve kesinlik kötüdür.

Anwar ve arkadaşları [194], sıvı ve katı yağlarda eser metal tayini için basit bir ekstraksiyon yöntemi geliştirmişler ve yöntemlerinde ultrasonik desteklenmiş ekstraksiyon uygulayarak yağlarda Fe, Cu, Ni ve Zn tayini yapmışlardır. Literatürde yapılan çalışmalar incelendiğinde, yağlarda metal tayini için geliştirilen farklı asit ekstraksiyon yöntemleri görülmektedir, bu yöntemlerin özeti Tablo 1.13’de verilmiştir.

52

Şekil 1.11: Türk Standardları Enstitüsü’nün bitkisel yağlardaki metal tayinleri için önermiş olduğu TS- 894 metodu [196].

Geri soğutucu altında 1 saat kaynatma

Ayırma hunisine aktarma

50 ml’ ye tamamlama

Su fazını ayırma Yağ fazını 50 ml sıcak su ile yıkama buharlaştırma

5 ml bromlu su ilavesi ve kaynatma

2-3 damla tiyoglikolik asit ve amonyak ilavesi

3 g (naturel yağlar), 10 g ( rafine yağlar) + 15 ml saf su + 20 ml HCl

53

Tablo 1.13: Bitkisel yağlarda metal tayini için kullanılan asitle ekstraksiyon yöntemleri [181]

Ekstraksiyon yöntemi Tayini yapılan metaller Tayin tekniği Açıklamalar Kaynak % 10 HNO3 ile ekstraksiyon

Fe, Cu GF-AAS 1 _{% Acc.}

94±23 (Cu); 97±12 (Fe) [164] CCl4 + 2 N HNO3 ile ekstraksiyon (ultrasonik destekli)

Fe, Cu, Ni, Zn FAAS 2 _{% Rec.}

92-98 (Fe); 91-100 (Cu); 92-97 (Ni); 93- 101 (Zn) [194] % 35 H2O2 ve % 36 HCl ile ekstraksiyon (30 dak., 90 ˚C)

Cd, Cu, Pb, Zn dPSA % Rec.

96,5±2,1 (Cd); 97,0±2,7 (Cu); 95,0±1,8 (Pb); 93,5±1,7 (Zn) [193] Derişik HCl ile ekstraksiyon Cu Ad-SSWV 3 _LOD: 0,49 ng mL-1 [48] Derişik HNO3 ve % 6 H2O2 ile ekstraksiyon

Cu, Ni UV-Vis spec. % Rec.

90-118 (Cu); 96-100 (Ni) [198] % 10 HNO3 Đle ekstraksiyon (50 Hz, 60 s) Cu, Fe, Mn, Co, Cr, Pb, Ni, Cd, Zn ICP-OES 4 _{% BSS:< 10 (Cu); 5} (Fe); 15 (Mn); 8 (Co); 10 (Cr); 20 (Pb); 5 (Cd); 16 (Ni); 11 (Zn) [183]

Derişik HNO3 ile ön

işlemden sonra CCl4 ve 2

N HNO3 ile ekstraksiyon

(ultrasonik banyo, 30 ˚C)

Fe, Cu, Zn, Ni FAAS % Rec. 96,5-97,5

(Fe); 96,5-97,1 (Cu); 95,8-97,5 (Ni); 96,0- 97,8 (Zn)

[196]

Derişik HNO3 ve H2O2 ile

ultrasonik destekli ekstraksiyon (35 kHz)

Cu, Fe, Ni FAAS and

ETAAS % Rec. 95,9-98,3 (Cu); 95,7-98,2 (Fe); 95,2-97,5 (Ni) [160] Derişik HCl ve % 30 H2O2 ile ultrasonik destekli ekstraksiyon

Cu, Pb SCP % Rec. 82-107 (Cu);

84-105 (Pb)

[199]

54

Asitle ekstraksiyon yöntemi, yağ örneklerinde bulunan metallerin önderiştirilmesi ve ayrılmasında avantajlı gibi görülsede, birçok durumda çoğu metal için geri kazanımlar tatmin edici değildir. Ayrıca bu yöntemde fazların ayrılması zor, zenginleştirme faktörü genellikle küçük ve ekstraksiyon zaman alıcıdır [155]. Son yıllarda, organik maddeler kullanılarak yağlardan metal ekstraksiyonu ve ardından tayini yapılan çalışmalar da literatürde yer almaya başlamıştır. Batı ve Cesur yenilebilir yağlarda bakırın önderiştirilmesi ve ayrılması için bir yöntem geliştirmişlerdir. Çalışmalarında, katı Pb-piperazin-ditiyokarbamat kullanarak, bakırı metal-değişimi üzerinden kompleksleştirmişler ve katı faz üzerinde tutmayı başarmışlardır. Daha sonra katı faz üzerinde biriktirilen bakırın potasyum siyanür ile elüsyonu sağlanmış ve eluat bakır derişimi alevli AAS ile tayin edilmiştir [155]. Böylece sıvı yağlardaki bakırın deriştirilmesi ve ayrılması sağlanarak tayini gerçekleştirilmiştir. Ayrıca bizim geliştirmiş olduğumuz alternatif bir yöntem de, yağlardan metal ekstraksiyonu ve tayini için metallerle kompleks oluşturma kapasiteleri yüksek olan Schiff bazlarının kullanılmasıdır [181]. Tablo 1.14’de, organik maddelerle yapılan ekstraksiyon yöntemleri görülmektedir.

Tablo 1.14: Bitkisel yağlarda metal tayini için organik madde kullanılarak geliştirilen ekstraksiyon yöntemleri

Ekstraksiyon yöntemi Tayini yapılan metaller Tayin tekniği Açıklamalar Kaynak Pb- piperazinditiyokarbamat SPE ve KCN ile elüsyon

Cu FAAS *_{% Rec. 91-97 [155]} Zn- piperazinditiyokarbamat SPE Cd FAAS % Rec. 93,1-100 [188] N,N'-bis(salisiliden)-2,2'- dimetil-1,3-propandiamin (LDM) ile ekstraksiyon

Fe, Cu, FAAS % Rec.

100,2±5,6 (Fe); 99,4±2,8 (Cu) [128, 200] N,N'-bis(salisiliden)-2,2'- dimetil-1,3-propandiamin (LDM) ile ekstraksiyon Zn, Ni FAAS % Rec. 98,9±2,8 (Zn); 101,8±4,7 (Ni) [129, 200]

55 1.4.3.1.4 Reçine ile Ayırma

Çeşitli amaçlar için kullanılabilen reçineler, adsorpsiyon ve/veya elektrostatik çekim kuvvetleri prensibinde çalışan polimerik mikro kürelerdir. Đyon değiştirici reçineler (anyon veya katyon değiştirici), en yaygın kullanılan reçinelerdir. Belli gözenek büyüklüklerindeki reçinelerle moleküler veya atomik türlerin birbirinden ayrılması mümkün olmaktadır. Reçineler ayırma veya önderiştirme amaçlı kullanılabilirler. Yağlarda element tayini için reçinelerin kullanıldığı çalışmalar çok azdır. Albi ve çalışma grubu [201-203], elementlerin tayininden önce iyon değiştirici çeşitli reçineler ile metallerin ayrılmasını sağlayarak örneği önişleme tabi tutmuşlardır. Çalışmalarında Dowex 1x8 anyon değiştirici reçine kolonu kullanarak yenilebilen yağlarda Fe, Mn, Cu ve Zn tayini yapmışlardır [201].